Переход к новым экологическим нормам токсичности выбросов ДВС создает серьезные проблемы для производителей моторных масел, поскольку основной антифрикционный компонент пакета присадок, диалкилдитиофосфат цинка, негативно влияет на катализаторы. Немецкая компания Liqui Moly нашла достойную альтернативу, создав присадку на основе органических соединений вольфрама.
Основная тенденция технического прогресса в области автомобильных двигателей – это, во-первых, снижение расхода топлива и, во-вторых, уменьшение вредных выбросов. Для снижения расхода топлива требуется снизить внутреннее трение в двигателе, особенно в цилиндропоршневой группе, для чего конструкторы уменьшают высоту колец, высоту поршней, толщину вкладышей. А для снижения вредных выбросов применяются более эффективные катализаторы и сажевые фильтры.
В результате перед разработчиками моторных масел стоит непростая задача защитить двигатель от износа в условиях возросших в несколько раз тепловых и механических нагрузок на детали и одновременно добиться совместимости пакета присадок с системами выхлопа.
Дело в том, что традиционный антифрикционный компонент пакета присадок – ZZDP (диалкилдитиофосфат цинка) – крайне негативно воздействует на катализаторы, а подобрать ему альтернативу довольно непросто.
ОТ МОЛИБДЕНА...
Тем не менее компания Liqui Moly справилась с этим вызовом, разработав семейство моторных масел Molygen, в которых основную антифрикционную роль играли органические соединения молибдена.
Однако для дальнейшего повышения эффективности одного только молибдена было недостаточно, и химики компании стали изучать возможность использования соединений вольфрама. Результатом пятилетних исследований, разработок и испытаний стала технология, получившая название MFC (Molecular Friction Control, «молекулярный контроль трения»).
Эта технология подразумевает внедрение ионов вольфрама и молибдена в поверхностный слой металла с образованием чрезвычайно твёрдых карбидов. В результате на поверхностях трения выравниваются микронеровности и образуется твердый упрочненный слой толщиной в несколько микрометров, сохраняющийся довольно долго (до 50 000 км пробега). Коэффициент трения на таких поверхностях уменьшается в среднем на 30%, аналогично снижается и износ. На основе технологии MFC создано семейство моторных масел Molygen NG с вязкостями от 5W-20 до 10W-40.
...К ЧИСТОМУ ВОЛЬФРАМУ
Следующий шаг в развитии технологии MFC – это использование не комплекса соединений вольфрама и молибдена, а соединений только одного вольфрама. Такой подход, согласно исследованиям компании Liqui Moly, позволяет уменьшить количество металла в пакете присадок, не уменьшая эффективности защиты деталей двигателя.
Преимуществами модифицированной технологии MFC могут воспользоваться не только те автовладельцы, которые заливают в моторы своих машин масло Molygen NG: для этого Liqui Moly представила отдельную присадку Molygen Motor Protect, созданную на основе соединений только вольфрама и совместимую с моторными маслами любых типов и производителей(как минеральными, так и синтетическими),а также с любыми двигателями (в том числе турбированными) и системами с каталитическими нейтрализаторами и сажевым фильтром (DPF).
Molygen Motor Protect не только уменьшает трение и износ, но и поддерживает чистоту двигателя, а также продлевает срок службы самого масла за счет снижения температуры в зонах трения и уменьшения его окисления (действие присадки сохраняется на протяжении примерно 50 000 км пробега).
Новая разработка компании LIQUIMOLY – присадка на основе соединений вольфрама Molygen Motor Protect, совместимая с моторными маслами любых типов и производителей. Благодаря технологии MFC присадка обеспечивает уменьшение расхода топлива и шумности работы двигателя, поддерживает чистоту деталей трения и увеличивает ресурс двигателя, сокращая количество внеплановых поломок.
liquimoly.ru
Вольфрам выделяется среди металлов не только тугоплавкостью, но и массой. Плотность вольфрама при нормальных условиях составляет 19,25 г/см³, это примерно в 6 раз больше, чем у алюминия. По сравнению с медью вольфрам тяжелее ее в 2 раза. На первый взгляд, большая плотность может показаться недостатком, потому что сделанные из него изделия будут тяжелыми. Но даже эта особенность металла нашла свое применение в технике. Полезные свойства вольфрама, обусловленные высокой плотностью:
Первое свойство объясняется внутренним строением металла. Ядро атома содержит 74 протона и 110 нейтронов, т. е. 184 частицы. В Периодической системе химических элементов, в которой атомы расположены по возрастанию атомной массы, вольфрам находится на 74 месте. По этой причине вещество, состоящее из тяжелых атомов, будет иметь большую массу. Способность защищать от радиации присуща всем материалам с высокой плотностью. Это обусловлено тем, что ионизирующее излучение, сталкиваясь с любым препятствием, передает ему часть своей энергии. Более плотные вещества имеют высокую концентрацию частиц в единице объема, поэтому ионизирующие лучи претерпевают больше столкновений и, соответственно, теряют больше энергии. Использование металла базируется на вышеуказанных свойствах.
Высокая плотность — огромное преимущество вольфрама среди других металлов.
Вольфрам находит широкое применение в разных областях промышленности.
Значительная плотность делает вольфрам ценным материалом для балансировки. Изготовленные из него балансировочные грузики уменьшают нагрузку, действующую на детали. Таким образом продлевается их эксплуатационный период. Области применения вольфрама:
Коллиматоры из вольфрама в хирургии.
Такие критерии, как повышенная плотность и тугоплавкость вольфрама, дают возможность использовать его во многих отраслях. Однако современным технологиям иногда требуются дополнительные свойства материала, которыми чистый металл не обладает. Например, его электропроводность меньше, чем у меди, а изготовление детали сложной геометрической формы затруднительно из-за хрупкости материала. В таких ситуациях помогают примеси. При этом их количество часто не превышает 10%. После добавления меди, железа, никеля вольфрам, плотность которого остается очень высокой (не меньше 16,5 г/см³), лучше проводит электрический ток и становится пластичным, что дает возможность хорошо его обрабатывать.
ВНЖ, ВНМ, ВД
В зависимости от состава сплавы по-разному маркируются.
В маркировке после заглавных букв следуют цифры, указывающие на процентное содержание. Например, ВНМ 3–2 — это вольфрамовый сплав с добавлением 3% никеля и 2% меди, ВНМ 5–3 содержит в примеси 5% никеля и 3% железа, ВД-30 состоит на 30% из меди.
ometallah.com
На рубеже веков созданы моторы, способные изменить облик мирового двигателестроенияприоритетыСергей Птичкин
Инновационная модель развития нашей экономики может получить реальное наполнение, и Россия станет крупнейшим игроком на мировом рынке самых высокотехнологичных двигателей внутреннего сгорания. Что мешает?
Знамение «Перуна»
В Москве прошла выставка-форум «Высокие технологии ХХI века». В центре большого павильона на Краснопресненской набережной, где выставлялись многочисленные экспонаты, находился персональный стенд Михаила Кузнецова. Такой чести он удостоился не зря. Михаил Иванович, как считают многие специалисты, совершил революцию в двигателестроении.Прежде, чем рассказать о его открытии, нужно сделать одно уточнение. Потенциал классических двигателей внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, как считается, практически исчерпан. В то же время, сложилось твердое убеждение, что ничего лучшего создать все равно не удастся.Михаил Кузнецов уже многие годы пытается доказать, что это не так. И не на словах, а на деле. Им разработан объемно-струйный двигатель, названный «Перун». Подобно древнему языческому божеству, повелевавшему молниями и громом, его поистине огненная машина соединяет в себе все лучшее, что есть в поршневых моторах, в газотурбинных и даже в ракетных двигателях. О том, что совершено действительно революционное открытие, говорят не только скрупулезные расчеты, но и оценки очень солидных экспертов.Экспериментальные исследования макета сферической роторной машины объемно-струйного типа Кузнецова проведены в Центральном институте авиационных моторов, в двигателестроительном НПО «Сатурн», получены положительные заключения специалистов «Исследовательского центра им. Келдыша», МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАИ им. С. Орджоникидзе.«Перун» обладает действительно удивительными характеристиками. Ему нет равных по удельной мощности на единицу объема. Под капотом «Лады», к примеру, свободно уместился бы объемно-струйный мотор мощностью в несколько сот лошадиных сил, а в моторно-трансмиссионном отсеке танка Т-90 двигатель в десятки тысяч лошадиных сил. Сейчас там едва помещается дизель в тысячу «лошадей». Выхлоп супермотора по своей токсичности соответствует стандартам EURO-5. В силу особенностей конструкции двигатель Кузнецова прекрасно сбалансирован, обладает низким уровнем шума и вибраций, работает на любом жидком и газообразном топливе, прекрасно запускается при низких температурах. Обладает он и другими преимуществами перед классической кривошипно-шатунной схемой, перечень которых занимает не одну страницу машинописного текста.Этот мотор идеально подходит для использования в наземном, железнодорожном, водном транспорте, в авиации, в автономных энергоустановках. Существенное уточнение: ничего подобного нигде в мире кроме России пока еще нет. Появление двигателя «Перун» можно сравнить с началом эпохи газотурбинных двигателей. Это был революционный скачок в моторостроении. И хотя ГТД были значительно дороже бензиновых и дизельных моторов, требовали принципиально новых технологий для своего производства, их разработку и выпуск, пойдя на огромные финансовые затраты, освоить ведущие индустриальные страны мира. Впрочем, лишь пять стран: Великобритания, Германия, США, Франция и Советский Союз сумели удержать пальму первенства в проектировании и выпуске авиационных газотурбинных силовых установок. Объемно-струйный двигатель Кузнецова - тоже революция и нужен он, повторимся, всем: авиаторам, автомобилистам, танкистам. Его производство и дальнейшее усовершенствование неизбежно приведет к ускоренному развитию самых высокотехнологичных отраслей науки и промышленности. Точно так же, как получилось при освоении ГТД.Не случайно, наверное, Председатель Совета Федерации Сергей Миронов, ознакомившись с этим изобретением, сразу обратился вФедеральное агентство по промышленности с поручением рассмотреть проект Кузнецова. Комитет по обороне и безопасности Совета Федерации обратился в Министерство обороны с такой же просьбой - оценить проект. Пытается поддержать Кузнецова и правительство Москвы.Вполне естественно, что для подготовки нового двигателя к серийному производству необходимо проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на предприятии полного цикла – там, где можно разработать проектно-конструкторскую документацию, где есть опытное производство, где можно обеспечить качественное научно-техническое и технологическое сопровождение. И вот здесь все упирается в глухую стену чиновничьего бюрократизма — тот самый почти непреодолимый барьер для любых инновационных проектов, о котором совсем недавно с сожалением говорил Дмитрий Медведев. Чиновники Роспрома даже не стали разбираться по существу поручения Сергея Миронова. Чиновники минобороны сославшись на якобы высокую стоимость НИОКР, тоже отфутболили запрос Совета Федерации. Рассуждали бы так наши генералы в послевоенные годы, отечественная авиация до сих пор состояла бы из фанерных самолетов с дешевыми поршневыми моторами.Свой объемно-струйный двигатель инженер Кузнецов запатентовал в 1999 году. Скоро будет десять лет, как он пытается убедить высокие оборонно-промышленные инстанции, что его «Перун» способен создать прорыв в двигателестроительной отрасли. Но пока воз, как говорится, и ныне там. Ни положительные заключения ведущих технических специалистов, ни политическая поддержка проекта сдвинуть его с места не могут.
«Проекты» для России
Еще более показательна с точки зрения проблем инновационного внедрения судьба другого двигателя, спроектированного и построенного инженером с Украины Алексеем Вулем. Здесь случай вообще исключительный, так как что-то не слышно, чтобы нашей стране предлагали какие-то новейшие разработки. Чаще бывает наоборот — отечественные ноу-хау уходят даром за бугор. Разработка Вуля стала своеобразным моторостроительным чудом прошедших в прошлом году авиасалона МАКС-2007 и Интеравто-2007.Если двигатель Кузнецова может быть реализован только в рамках серьезной государственной программы, то бесшатунный двигатель Вуля успешно проходит испытания и практически готов к серийному производству.Бесшатунную схему преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, как бы впику кривошипно-шатунному механизму, разработал советский инженер Баландин еще в сороковые годы прошлого века. Заявленные характеристики этого мотора, прежде всего по удельной мощности и КПД, впечатляли. Однако простая на первый взгляд кинематика бесшатунной схемы оказалась столь сложной в расчетах, что до сего дня реализовать в металле давнюю идею Баландина не удалось ни кому. Кроме Алексея Вуля.
Человек он вообще очень необычный, каким, наверное, и должен быть настоящий изобретатель.Алексей Феликсович по образованию инженер-физик, когда-то с отличием окончил Физико-технический факультет Новосибирского электротехнического института, затем аспирантуру Донецкого физико-технического института. Живет на Украине, гражданином которой по паспорту и является. Свободно владеет несколькими иностранными языками. Однако, по его словам, думает и говорит по-русски, что и определяет его настроения. Поэтому-то, как сказал Вуль корреспонденту «РГ», он с совершенно чистой совестью предлагает свои инженерные разработки в первую очередь для России. Будучи фанатичным подвижником моторостроения, Алексей Вуль построил в своем частном доме небольшой сборочный цех и испытательную лабораторию. Где, собственно, и собирает уникальные моторы собственной разработки. Бесшатунные двигатели, рассчитанные, спроектированные и собранные Вулем в металле, мощны, экономичны, компактны и обладают экологической чистотой выхлопа, недоступной сегодня ни одному классическому двигателю внутреннего сгорания. Бесшатунный мотор Вуля напоминает конструктор из блочно-модульных секций, позволяющий легко «набирать» двигатели самых разных конфигураций для различных потребителей: от переносной электростанции до тяжелого грузовика, от мотодельтаплана до 12-местного самолета, от шлюпки до океанской яхты и даже подводной лодки. Причем единожды оптимально просчитанная конструкция многократно воспроизводится в самых разных вариантах – как в двух, так и в четырех тактных моторах. Они могут иметь оппозитное, V- или X-образное расположение цилиндров.Оригинальность его изобретения подтверждается патентами России, Украины, США, ФРГ, Великобритании.Двигатель, названный «Проект-4» мощностью 150 л.с. как раз и демонстрировался на выставках в Москве в прошлом году.Для России, как считает Вуль, наиболее интересны новые «Проект-5 и -6» – двигатели, способные работать как на дизтопливе, так и на «монотопливе», когда в цилиндр подается только жидкая смесь, содержащая и горючее, и окислитель, по сути – «жидкий порох», воспламеняющийся при сжатии без кислорода воздуха.
Горючее чудо России
Об этом действительно альтернативном виде топлива стоит сказать особо. Этот вид горючего для дизельных моторов является блестящей разработкой российских ученых. Он абсолютно безопасен в обращении (его нельзя воспламенить спичкой!) и экологически чист. Что важно, «жидкий порох» – это не то топливо, которое получается из растительных спиртов. Его основу составляет, так называемая, карбамидно-аммиачная система, являющаяся новым направлением водородной энергетики. Абсолютный приоритет по «жидкому пороху» для дизелей сегодня у России, но огромный интерес к этому виду топлива и его разработчикам уже проявлен рядом зарубежных государств. Не фирм, а именно государств, в частности, Израилем. Так что если и эта инновация у нас будет тормозиться со своим внедрением, то приоритет и миллиардные доходы в госказну мы скоро потеряем. Если монотопливо начнет выпускаться там, где с нефтью туго, цена на «черное золото» неизбежно рухнет.
Идея Вуля
К сожалению, все попытки изобретателя с Украины внедрить в России свой суперсовременный двигатель, способный работать, в том числе, на монотопливе, терпят одну неудачу за другой.- Из общения с российскими чиновниками, - рассказал «РГ» Алексей Вуль, - сложилось впечатление, что у вас просто нет механизмов, которые естественным образом могли бы связать изобретателя с производственными и финансовыми структурами. Как и во времена плановой экономики, продолжает работать принцип «отшивать всех, чтоб проблем не создавать». Совершенно верно сказал глава российского ВПК Сергей Иванов, что в России «деньги отдельно, а мозги отдельно».Госструктуры изобретателя никак не поддерживают. И я с грустью думаю о тех современных российских Кулибиных, чьи идеи не хуже моих, а мотивация еще более высокая, но оценить ее просто некому.Поэтому рискну высказать свою идею инновационной системы. На мой взгляд, необходимо создать организацию, которая по принципу «одного окна» автоматически рассматривала бы проекты и продвигала наиболее полезные в части менеджмента – наподобие обогатительной фабрики, но только для идей. Полезный выход, надо сразу понимать, будет процентов пять – но зато реально полезный. Основной персонал – эксперты по проектам, наделенные широкими полномочиями – своего рода «технологические комиссары». Эксперты нанимались бы по годичному контракту, и продление контракта осуществлялось бы при условии, что процент внедренных идей (рейтинг) не ниже определенного. Доход экспертов, как и самой организации, мог бы складываться как из текущей оплаты, так и в виде процента с дохода от внедренных технологий. Поскольку эксперт, кроме квалификации, должен обладать теми же качествами, что и классный менеджер – умение слушать, умение вникать в тему, умение договариваться и умение делать выбор, на роль руководителей этой структуры периодически выбирать экспертов с максимальным рейтингом – тогда ротация руководства будет происходить автоматически и демократически...Лишь в этом случае, уверен Вуль, инновационный прорыв в России действительно может состояться.
Даже КГБ было бессильно
Как знать, возможно, реализация проектов Кузнецова и Вуля действительно вывела бы нашу страну в мировые лидеры всего рынка двигателей внутреннего сгорания. И уже в начале следующего десятилетия именно их моторы стояли бы на «Мерседесах», «Тойотах» и «Фордах». А ведь кроме этих суперинновационных проектов у нас есть и другие предложения, которые так и остались личным уделом гениальных изобретателей.«Российская газета» рассказывала о том, как в конце восьмидесятых годов КГБ СССР по поручению Совмина взял под свою опеку разработчиков, которые, как всем казалось, предлагали фантастические прожекты. Чекистам выделили немалые средства и поручили детально разобраться в сути предлагаемых идей. На проверку многое действительно оказалось вздором. Но были и такие проекты, реализация которых скачкообразно выводила бы ряд отечественных технологий на качественно иной уровень развития. К которому, кстати, на Западе не приблизились и сегодня.Однако в условиях инерционной плановой экономики даже всесильному КГБ при поддержке Совета Министров не удалось оперативно внедрить в массовое производство ни один из прорывных проектов. А когда рухнул Союз, такое внедрение стало просто невозможным — по меткому выражению Сергея Иванова деньги и мозги у нас действительно оказались по разные стороны баррикад. Но ведь должно наступить время, когда, наконец, появится государственный механизм поиска, оценки и внедрения тех самых инновационных продуктов, которые способны качественно улучшить жизнь людей и принести финансовый доход в федеральный бюджет. Может быть то предложение, которое сделал инженер с Украины Алексей Вуль, и сможет сдвинуть инертную инновационную махину России с мертвой точки?Иллюстрации - http://groups.google.ru/group/voolengines/web/%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%824
?О двигателе Кузнецова - журнал "Эксперт": http://www.expert.ru/printissues/expert/2001/10/10ex-nauka/
m-kalashnikov.livejournal.com
Вольфрам – это химический элемент периодической системы Менделеева, который принадлежит к VI группе. В природе вольфрам встречается в виде смеси из пяти изотопов. В своем обычном виде и при обычных условиях он представляет собой твердый металл серебристо-серого цвета. Он также является самым тугоплавким из всех металлов.
Вольфрам – это металл, обладающий замечательными физическими и химическими свойствами. Практически во всех отраслях современного производства применяется вольфрам. Формула его обычно выражается в виде обозначения оксида металла – WO3. Вольфрам считается самым тугоплавким из металлов. Предполагается, что лишь сиборгий может быть еще более тугоплавок. Но точно пока этого утверждать нельзя, так как сиборгий имеет очень малое время существования.
Этот металл имеет особые физические и химические свойства. Вольфрам имеет плотность 19300 кг/м3, температура плавления его составляет 3410 °С. По этому параметру он занимает второе место после углерода – графита или алмаза. В природе вольфрам встречается в виде пяти стабильных изотопов. Их массовые числа находятся в интервале от 180 до 186. Вольфрам обладает 6-й валентностью, а в соединениях она может составлять 0, 2, 3, 4 и 5. Металл также имеет достаточно высокий уровень теплопроводности. Для вольфрама этот показатель составляет 163 Вт/(м*град). По этому свойству он превышает даже такие соединения, как сплавы алюминия. Масса вольфрама обусловлена его плотностью, которая равна 19кг/м3. Степень окисления вольфрама колеблется от +2 до +6. В высших степенях своего окисления металл имеет кислотные свойства, а в низших – основные.
При этом сплавы низших соединений вольфрама считаются неустойчивыми. Самыми стойкими являются соединения со степенью +6. Они проявляют и наиболее характерные для металла химические свойства. Вольфрам имеет свойство легко образовывать комплексы. Но металлический вольфрам обычно является очень стойким. Он начинает взаимодействовать с кислородом лишь при температуре +400 °С. Кристаллическая решетка вольфрама относится к типу кубических объемноцентрированных.
Если вольфрам смешать с сухим фтором, то можно получить соединение под названием "гексафторид", который плавится уже при температуре 2,5 °С, а закипает при 19,5 °С. Похожее вещество получают при соединении вольфрама с хлором. Но для такой реакции необходима достаточно высокая температура – порядка 600 °С. Однако вещество легко противостоит разрушительному действию воды и практически не подвергается изменениям на холоде. Вольфрам – металл, который без кислорода не производит реакции растворения в щелочах. Однако он легко растворяется в смеси HNO3 и HF. Самые главные из химических соединений вольфрама – это его трехокись WO3, Н2WO4 – вольфрамовая кислота, а также ее производные – соли вольфраматы.
Можно рассмотреть некоторые химические свойства вольфрама с уравнениями реакций. Например, формула WO3 + 3h3 = W+3h3O. В ней металл вольфрам восстанавливается из оксида, проявляется его свойство взаимодействия с водородом. Это уравнение отражает процесс получения вольфрама из его триоксида. Следующей формулой обозначается такое свойство, как практическая нерастворимость вольфрама в кислотах: W + 2HNO3 + 6HF = WF6 + 2NO + 4h3O. Одним из наиболее примечательных веществ, содержащих вольфрам, считается карбонил. Из него получают плотные и ультратонкие покрытия из чистого вольфрама.
Вольфрам – металл, получивший свое название из латинского языка. В переводе это слово означает «волчья пена». Такое необычное название появилось из-за поведения металла. Сопровождая добытую оловянную руду, вольфрам мешал выделению олова. Из-за него в процессе выплавки образовывались только шлаки. Об этом металле говорили, что он «поедает олово, как волк ест овцу». Для многих интересно, кто открыл химический элемент вольфрам?
Это научное открытие было сделано одновременно в двух местах разными учеными, независимо друг от друга. В 1781 году химик из Швеции Шееле получил так называемый «тяжелый камень», проводя опыты с азотной кислотой и шеелитом. В 1783 году братья-химики из Испании по фамилии Элюар также сообщил об открытии нового элемента. Точнее, ими был открыт оксид вольфрама, растворявшийся в аммиаке.
В настоящее время различают однофазные и многофазные вольфрамовые сплавы. Они содержат один или несколько посторонних элементов. Самое известное соединение – это сплав вольфрама и молибдена. Добавление молибдена придает вольфраму прочность при его растяжении. Также к категории однофазных сплавов принадлежат соединения вольфрама с титаном, гафнием, цирконием. Самую большую пластичность вольфраму придает рений. Однако практически применять такой сплав – довольно трудоемкий процесс, так как рений очень тяжело добыть.
Так как вольфрам является одним из самых тугоплавких материалов, то получать вольфрамовые сплавы – непростая задача. Когда этот металл только начинает закипать, другие уже переходят в жидкость или состояние газа. Но современные ученые умеют получать сплавы при помощи процесса электролиза. Сплавы, содержащие вольфрам, никель и кобальт, используются для нанесения защитного слоя на непрочные материалы.
В современной металлургической промышленности также получают сплавы, используя вольфрамовый порошок. Для его создания необходимы особенные условия, включая создание вакуумной обстановки. Из-за некоторых особенностей взаимодействия вольфрама с другими элементами металлурги предпочитают создавать сплавы не двухфазной характеристики, а с применением 3, 4 и более составляющих. Эти сплавы особенно прочны, но при четком соблюдении формул. При малейших отклонениях процентных составляющих сплав может получиться хрупким и непригодным к использованию.
Из этого металла изготавливают нити накаливания обыкновенных лампочек. А также трубки для рентгеновских аппаратов, составляющие вакуумных печей, которые должны использоваться при крайне высоких температурах. Сталь, в состав которой входит вольфрам, имеет очень высокий уровень прочности. Такие сплавы используются для изготовления инструментов в самых различных областях: для бурения скважин, в медицине, машиностроении.
Главное преимущество соединения стали и вольфрама – износоустойчивость, маловероятность повреждений. Самый известный в строительстве вольфрамовый сплав носит название «победит». Также этот элемент широко используется в химической промышленности. С его добавлением создают краски, пигменты. Особенно широкое применение в этой сфере получил оксид вольфрама 6. Его применяют для изготовления карбидов и галогенидов вольфрама. Другое название этого вещества – триоксид вольфрама. Оксид вольфрама 6 используется как желтый пигмент в красках для керамики и изделий из стекла.
Все сплавы на основе вольфрама, которые обладают высоким показателем плотности, называют тяжелыми. Их получают только при помощи методов порошковой металлургии. Вольфрам всегда является основой тяжелых сплавов, где его содержание может составлять до 98 %. Кроме этого металла, в тяжелые сплавы добавляется никель, медь и железо. Однако в них могут входить и хром, серебро, кобальт, молибден. Самую большую популярность получили сплавы ВМЖ (вольфрам – никель – железо) и ВНМ (вольфрам – никель – медь). Высокий уровень плотности таких сплавов позволяет им поглощать опасное гамма-излучение. Из них изготавливают маховики колес, электрические контакты, роторы для гироскопов.
Около половины всего вольфрама применяется для изготовления прочных металлов, особенно вольфрамового карбида, который имеет температуру плавления 2770 С. Карбид вольфрама представляет собой химическое соединение, в котором содержится равное количество атомов углерода и вольфрама. Этот сплав имеет особые химические свойства. Вольфрам придает ему такую прочность, что по этому показателю он превосходит сталь в два раза.
Карбид вольфрама широко используется в промышленности. Из него изготавливают режущие предметы, которые должны быть очень устойчивы к высоким температурам и истиранию. Также из этого элемента изготавливают:
Приблизительно во второй половине 1920-х годов во многих странах начали выпускаться сплавы для режущих инструментов, которые получали из карбидов вольфрама и металлического кобальта. В Германии такой сплав назывался видиа, в Штатах – карбола. В Советском Союзе такой сплав получил название «победит». Эти сплавы оказались прекрасными для обработки чугунной продукции. Победит является металлокерамическим сплавом с чрезвычайно высоким уровнем прочности. Он изготавливается в виде пластинок различных форм и размеров.
Процесс изготовления победита сводится к следующему: берется порошок карбида вольфрама, мелкий порошок никеля или кобальта, и все перемешивается и прессуется в специальных формах. Спрессованные таким образом пластины подвергаются дальнейшей температурной обработке. Это дает очень твердый сплав. Эти пластины используются не только для резки чугуна, но и для изготовления бурильных инструментов. Пластинки из победита напаиваются на бурильное оборудование при помощи меди.
Этот металл очень мало распространен в окружающей среде. После всех элементов он занимает 57-е место и содержится в виде кларка вольфрама. Также металл образует минералы – шеелит и вольфрамит. Вольфрам мигрирует в подземные воды либо в виде собственного иона, либо в виде всевозможных соединений. Но его наибольшая концентрация в подземных водах ничтожно мала. Она составляет сотые доли мг/л и практически не меняет их химические свойства. Вольфрам также может попадать в природные водоемы из стоков заводов и фабрик.
Вольфрам практически не поступает в организм с водой или пищей. Может существовать опасность вдыхания вольфрамовых частиц вместе с воздухом на производстве. Однако, несмотря на принадлежность к категории тяжелых металлов, вольфрам не токсичен. Отравления вольфрамом случаются лишь у тех, кто связан с вольфрамовым производством. При этом степень влияния металла на организм бывает разной. Например, вольфрамовый порошок, карбид вольфрама и такое вещество, как ангидрит вольфрамовой кислоты, могут вызывать поражение легких. Его главные симптомы – общее недомогание, лихорадка. Более сильные симптомы возникают при отравлении сплавами вольфрама. Это происходит при вдыхании пыли сплавов и приводит к бронхитам, пневмосклерозу.
Металлический вольфрам, попадая внутрь человеческого организма, не всасывается в кишечнике и постепенно выводится. Большую опасность могут представлять вольфрамовые соединения, относящиеся к растворимым. Они откладываются в селезенке, костях и коже. При длительном воздействии вольфрамовых соединений могут возникать такие симптомы, как ломкость ногтей, шелушение кожи, различного рода дерматиты.
Самые большие ресурсы вольфрама находятся в России, Канаде и Китае. По прогнозам ученых, на отечественных территориях располагается около 943 тысяч тонн этого металла. Если верить этим оценкам, то подавляющая часть запасов расположена в Южной Сибири и на Дальнем Востоке. Очень незначительной является доля разведанных ресурсов – она составляет всего лишь порядка 7 %.
По количеству разведанных залежей вольфрама Россия уступает лишь Китаю. Большая их часть расположена в районах Кабардино-Балкарии и Бурятии. Но в этих месторождениях добывается не чистый вольфрам, а его руды, содержащие также молибден, золото, висмут, теллур, скандий и другие вещества. Две трети получаемых объемов вольфрама из разведанных источников заключены в труднообогатимых рудах, где главным вольфрамосодержащим минералом является шеелит. На долю легкообогатимых руд приходится всего лишь треть всей добычи. Характеристики вольфрама, добываемого на территории России, ниже, чем за рубежом. Руды содержат большой процент триоксида вольфрама. В России очень мало россыпных месторождений металла. Вольфрамовые пески также являются низкокачественными, с большим количеством оксидов.
Глобальное производство вольфрама начало свой рост примерно с 2009 года, когда стала восстанавливаться азиатская промышленность. Крупнейшим производителем вольфрама остается Китай. Например, в 2013 году на долю производства этой страны приходился 81 % от мирового предложения. Около 12 % спроса на вольфрам связано с производством осветительных приборов. По прогнозам экспертов, использование вольфрама в этой сфере будет сокращаться на фоне применения светодиодных и люминесцентных ламп как в бытовых условиях, так и на производстве.
Считается, что будет расти спрос на вольфрам в сфере производства электронной техники. Высокая износостойкость вольфрама и его способность выдерживать электричество делают этот металл наиболее подходящим для производства регуляторов напряжения. Однако по объему этот спрос пока остается довольно незначительным, и считается, что к 2018 году он вырастет лишь на 2 %. Однако согласно прогнозам ученых, в ближайшее время должен произойти рост спроса на цементированный карбид. Это связано с ростом автомобильного производства в США, Китае, Европе, а также увеличением горнодобывающей промышленности. Считается, что к 2018 году спрос на вольфрам увеличится на 3,6 %.
fb.ru
Вольфрам — металл с уникальными свойствами. Он имеет самую высокую температуру кипения (5555 °C — такая же температура в фотосфере Солнца) и плавления (3422 °C) среди металлов, при этом — самый низкий коэффициент теплового расширения.
Кроме того, он — один самых твёрдых, тяжёлых, стабильных и плотных металлов: плотность вольфрама сравнима с плотностью золота и урана и в 1, 7 раза выше, чем у свинца.
Его электропроводность почти в 3 раза ниже, чем у меди, однако достаточно высока. В очищенном виде вольфрам — серебристо-белый, напоминает по внешнему виду сталь или платину, при значительном нагреве — до 1600 °C — отлично куётся.
Своё название металл получил от вольфрамита — минерала, название которого с латинского переводится как «волчья пена», а с немецкого — как «волчьи сливки». Такое странное наименование связано с поведением минерала: он мешал выплавлять олово, когда сопровождал добытую оловянную руду, превращая ценный в средние века материал в пену шлаков. Про него тогда говорили: «ест олово, словно овцу волк».
Открытие чистого вольфрама произошло в двух местах одновременно. В 1781 году химик Шееле (Швеция) получает «тяжёлый камень», воздействуя азотной кислотой на шеелит. А в 1783 году химики Элюар (Испания) также сообщают о выделении чистого вольфрама.
Главные запасы металла оказались в Казахстане, Канаде, Китае, США.
Примерно 50% вольфрама используется для производства твёрдых материалов, в особенности — карбида вольфрама с температурой плавления 2770 °С.
Карбид вольфрама — химическое соединение равных по числу атомов вольфрама и углерода. Он в 2 раза жёстче, чем сталь, имеет коэффициент жёсткости 9 по шкале Мооса (у алмаза коэффициент 10).
Карбид вольфрама применяют для изготовления:
— режущих инструментов, чрезвычайно устойчивых к истиранию и воздействию высоких температур;
— бронебойных боеприпасов;
— танковой брони;
— деталей самолётов и двигателей;
— деталей космических кораблей и ракет;
— оборудования для атомной промышленности;
— балластов для килей яхт, коммерческих воздушных судов, гоночных автомобилей;
— хирургических инструментов, предназначенных для открытой (полостной) хирургии и лапароскопической (ножницы, пинцеты, захваты, резаки и другие), — они дороже, чем медицинская сталь, однако обладают лучшей производительностью;
— ювелирных изделий, особенно свадебных колец: популярность вольфрама в обручальных кольцах вызвана физическими свойствами металла (прочностью, тугоплавкостью, словно символизирующими подобную же прочность отношений) и его внешним видом — отполированный, вольфрам неопределённо долго сохраняет сияющий, зеркальный вид, так как в обычной жизни поцарапать его чем-то невозможно;
— шарика в дорогих шариковых ручках;
— калибровочных блоков, используемых, в свою очередь, для производства прецизионных длин в размерной метрологии.
Вольфрам применяют в производстве нагревательных элементов для высокотемпературных вакуумных печей, нитей накаливания в разнообразных приборах освещения.
Сульфид вольфрама нашёл применение в качестве высокотемпературной смазки, выдерживающей нагрев до 500 °C. Монокристаллы вольфраматов используют в ядерной физике и медицине.
www.vseznaika.org
Вольфрам долгое время не находил
практического применения. И только в конце XIX века замечательные свойства
этого металла стали использоваться в промышленности. В настоящее время около 80
процентов добываемого вольфрама применяется в вольфрамовых сталях, около 15
процентов вольфрама используют для производства твердых сплавов. Важной
областью применения чистого вольфрама и чистых сплавов из него является
электротехническая промышленность, где он используется при изготовлении нитей
накаливания электрических ламп, для деталей радиоламп и рентгеновских трубок,
автомобильного и тракторного электрооборудования, электродов для контактной,
атомно-водородной и аргоно-дуговой сварки, нагревателей для электропечей и др.
Соединения вольфрама нашли применение в производстве огнестойких,
водоустойчивых и утяжеленных тканей, как катализаторы в химической
промышленности.
Ценность вольфрама особенно повышает его способность
образовывать сплавы с различными металлами железом, никелем, хромом, кобальтом,
молибденом, которые в различных количествах входят в состав стали. Вольфрам,
добавленный в небольших количествах к стали, вступает в реакции с содержащимися
в ней вредными примесями серы, фосфора, мышьяка и нейтрализует их отрицательное
влияние. В результате сталь с добавкой вольфрама получает высокую твердость,
тугоплавкость, упругость и устойчивость против кислот. Всем известно высокое
качество клинков из дамасской стали, в которой содержится несколько процентов
примеси вольфрама. Еще в. 1882 году вольфрам стали использовать при
изготовлении пуль. В орудийной стали, бронебойных снарядах также содержится
вольфрам. Сталь с присадкой вольфрама идет на изготовление прочных рессор
автомобилей и железнодорожных вагонов, пружин и ответственных деталей различных
механизмов. Рельсы, изготовленные из вольфрамовой стали, выдерживают намного
большие нагрузки, и срок их службы значительно дольше, чем рельсов из обычных
сортов стали. Замечательным свойством стали с добавкой 918 процентов вольфрама
является ее способность к самозакаливанию, то есть при увеличении нагрузок и
температуры эта сталь становится еще прочнее. Это свойство явилось основанием
для изготовления целой серии инструментов из так называемой «быстрорежущей
инструментальной стали». Применение резцов из нее позволило в свое время в
несколько раз увеличить скорость обработки деталей на металлорежущих станках.
И все же инструменты, изготовленные из быстрорежущей стали, по
скорости резания в 35 раз уступают инструментам из твердых сплавов. К их числу
относятся соединения вольфрама с углеродом (карбиды) и бором (бориды). Эти
сплавы по твердости близки к алмазам. Если условная твердость самого твердого
из всех веществ алмаза выражается 10 баллами, то твердость вольфрамо-карбида
(вокара) 9,8. К числу этих сплавов относится и широко известный победит сплав
углерода с вольфрамом и добавкой кобальта. Сам победит вышел из употребления,
но это название сохранилось применительно к целой группе твердых сплавов. В
машиностроительной промышленности из твердых сплавов изготавливают также штампы
для кузнечных прессов. Они изнашиваются примерно в тысячу раз медленнее
стальных.
Особенно важной и интересной областью применения вольфрама
является изготовление элементов накала (нитей) электрических ламп накаливания.
Для изготовления нитей электроламп используют чистый вольфрам. Свет, излучаемый
раскаленной нитью вольфрама, близок к дневному. А количество света, излучаемое
лампой с вольфрамовой нитью, в несколько раз превышает излучение ламп из нитей,
изготовленных из других металлов (осьмия, тантала). Световое излучение
(световая отдача) электроламп с вольфрамовой нитью в 10 раз выше, чем у ранее
применявшихся ламп с угольной нитью. Яркость свечения, долговечность,
экономичность в потреблении электроэнергии, небольшие затраты металла и
простота изготовления электрических ламп с вольфрамовой нитью обеспечили им
самое широкое применение при освещении.
Широкие возможности применения вольфрама обнаружились в
результате открытия, сделанного известным американским физиком Робертом
Уилъямсом Вудом. В одном из опытов Р. Вуд обратил внимание на то, что свечение
вольфрамовой нити с торцовой части катодной трубки его конструкции продолжается
и после отключения электродов от аккумулятора. Это настолько поразило его
современников, что Р. Вуда стали называть чародеем. Исследования показали, что
вокруг нагретой вольфрамовой нити происходит термическая диссоциация молекул
водорода они распадаются на отдельные атомы. После отключения энергии атомы водорода снова соединяются в молекулы, и при
этом выделяется большое количество тепловой энергии, достаточное, чтобы
раскалить тонкую вольфрамовую нить и вызвать ее свечение. На этом эффекте
разработан новый вид сварки металлов атомно-водородный, давший возможность
сваривать различные стали, алюминий, медь, латунь в тонких, листах с получением
чистого и ровного шва. Металлический вольфрам при этом используется в качестве
электродов. Вольфрамовые электроды применяются также и при более широко
распространенной аргонодуговой сварке.
В химической промышленности вольфрамовая проволока, очень
стойкая против кислот и щелочей, применяется для изготовления сеток различных
фильтров. Вольфрам нашел применение также как катализатор с его помощью
изменяют скорость химических реакций в технологическом процессе. Группа
вольфрамовых соединении в промышленности и лабораторных условиях используется
как реактивы для определения белка и других органических и неорганических
соединений.
Вольфрамовые соединения используются и в полиграфической
промышленности в качестве красок (шафрановая, вольфрамовая синь, вольфрамовая
желть). Пиротехники добавляют соединения вольфрама в состав горючих смесей и
получают разноцветные огни ракет и фейерверков. В свето-печатании используется
бумага, обработанная вольфрамитом натрия. В текстильной промышленности солью
вольфрамовой кислоты вольфраматом натрия протравливают ткани при крашении.
Такие ткани непромокаемы и не боятся огня. Дерево тоже становится огнестойким,
если его обработать этим веществом.
Дителлурид вольфрама WTe2 применяется для преобразования тепловой энергии в электрическую (термо-ЭДС около 57 мкВ/К).
Коэффициент температурного расширения вольфрама близок к таковому у кремния, поэтому на вольфрамовые подложки припаивают кремниевые кристаллы мощных транзисторов – чтобы избежать растрескивания этих кристаллов при нагреве. Даже неполный перечень применения вольфрама и его соединений в промышленности дает представление о высокой ценности этого элемента. Сейчас трудно представить, как бы любой из нас смог обходиться даже в повседневной жизни без вольфрама. И конечно, возможности ого использования будут раскрываться и дальше. Почти вся мировая вольфрамовая промышленность в период первой мировой войны была сосредоточена в Германии. Но сырье для нее вольфрамовые концентраты поставлялись из других стран. Поэтому, изолированные от поставщиков сырья, немцы вынуждены были перерабатывать шлаки, скопившиеся около оловянных плавилен (вспомним «волчью пену»!) и получали из них около 100 тонн вольфрама в год. В это же время потребности военной промышленности в вольфраме вызвали «вольфрамовую лихорадку» во многих странах. В России поставщиками вольфрамовых руд стали Урал и Забайкалье. Стараясь нажиться па «вольфрамовой лихорадке», предприниматели не очень считались с интересами государства. Так, промышленник Толмачев, владевший Забайкальскими месторождениями Букука и Оланду, решил сдать их в аренду шведской фирме. И только своевременное вмешательство Геологического комитета предотвратило это. В условиях военного времени рудники у этого дельца были реквизированы.
Искусственный радионуклид 185W используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях вещества. Стабильный 184W применяется как компонент сплавов с ураном-235, применяемых в твердофазных ядерных ракетных двигателях, поскольку это единственный из распространённых изотопов вольфрама, имеющий низкое сечение захвата тепловых нейтронов (около 2 барн).
Перед началом первой мировой войны в 1913 году в мире было произведено 8 123 тонны вольфрамового концентрата (с содержанием 60 процентов трехокиси вольфрама). Перед второй мировой войной его производство быстро увеличилось и в 1940 году составило 44 013 тонн (без Советского Союза). По данным Горного бюро США, в 1972 году мировое производство вольфрама составило около 38 400 тонн.
Применение вольфрамовых сплавовВольфрамовые сплавы обладают многими замечательными качествами. Так называемый тяжелый металл (из вольфрама, никеля и меди) служит для изготовления контейнеров, в которых хранят радиоактивные вещества. Его защитное действие на 40% выше, чем у свинца. Этот сплав применяют и при радиотерапии, так как он создает достаточную защиту при сравнительно небольшой толщине экрана.
Сплав карбида вольфрама с 16% кобальта настолько тверд, что может частично заменить алмаз при бурении скважин.
Псевдосплавы вольфрама с медью и серебром – превосходный материал для рубильников и выключателей электрического тока высокого напряжения: они служат в шесть раз дольше обычных медных контактов.
О применении вольфрама в волосках электроламп говорилось в начале статьи. Незаменимость вольфрама в этой области объясняется не только его тугоплавкостью, но и пластичностью. Из одного килограмма вольфрама вытягивается проволока длиной 3,5 км, т.е. этого килограмма достаточно для изготовления нитей накаливания 23 тыс. 60-ваттных лампочек. Именно благодаря этому свойству мировая электротехническая промышленность потребляет всего около 100 т вольфрама в год.
В последние годы важное практическое значение приобрели химические соединения вольфрама. В частности, фосфорно-вольфрамовая гетерополикислота применяется для производства лаков и ярких, устойчивых на свету красок. Раствор вольфрамата натрия Na2WO4 придает тканям огнестойкость и водонепроницаемость, а вольфраматы щелочноземельных металлов, кадмия и редкоземельных элементов применяются при изготовлении лазеров и светящихся красок.
www.protown.ru
Вольфра́м — химический элемент с атомным номером 74 в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, обозначается символом W (лат. Wolframium). При нормальных условиях представляет собой твёрдый блестящий серебристо-серый переходный металл[5].
 Тугоплавкий прочный металл, стального цвета или белый | |
| Вольфра́м / Wolframium (W), 74 | |
| 183,84(1)[1] а. е. м. (г/моль) | |
| [Xe] 4f14 5d4 6s2 | |
| 141 пм | |
| 170 пм | |
| (+6e) 62 (+4e) 70 пм | |
| 2,3 (шкала Полинга) | |
| W ← W3+ 0,11 В W ← W6+ 0,68 В | |
| 6, 5, 4, 3, 2, 0 | |
| 769,7 (7,98) кДж/моль (эВ) | |
| 19,25[2] г/см³ | |
| 3695 K (3422 °C, 6192 °F)[2] | |
| 5828 K (5555 °C, 10031 °F)[2] | |
| 285,3 кДж/кг52,31[3][4] кДж/моль | |
| 4482 кДж/кг 824 кДж/моль | |
| 24,27[5] Дж/(K·моль) | |
| 9,53 см³/моль | |
| кубическаяобъёмноцентрированная | |
| 3,160 Å | |
| 310 K | |
| (300 K) 162,8[6] Вт/(м·К) | |
| 7440-33-7 | |
| 74 | Вольфрам |
| 4f145d46s2 | |
Вольфрам — самый тугоплавкий из металлов. Более высокую температуру плавления имеет только неметаллический элемент — углерод, но он существует в жидком виде только при высоких давлениях. При стандартных условиях химически стоек.
Название Wolframium перешло на элемент с минерала вольфрамит, известного ещё в XVI в. под названием лат. Spuma lupi («волчья пена») или нем. Wolf Rahm («волчьи сливки», «волчий крем»[5][7][8]). Название было связано с тем, что вольфрам, сопровождая оловянные руды, мешал выплавке олова, переводя его в пену шлаков («пожирает олово как волк овцу»).
В настоящее время в США, Великобритании и Франции для вольфрама используют название «tungsten» (швед. tung sten — «тяжелый камень»).
В 1781 году знаменитый шведский химик Шееле, обрабатывая азотной кислотой минерал шеелит, получил жёлтый «тяжёлый камень» (триоксид вольфрама)[источник не указан 1928 дней]. В 1783 году испанские химики братья Элюар сообщили о получении из саксонского минерала вольфрамита как растворимой в аммиаке жёлтой окиси нового металла, так и самого металла[источник не указан 1928 дней]. При этом один из братьев, Фаусто, был в Швеции в 1781 году и общался с Шееле. Шееле не претендовал на открытие вольфрама, а братья Элюар не настаивали на своём приоритете.
Кларк вольфрама земной коры составляет (по Виноградову) 1,3 г/т (0,00013 % по содержанию в земной коре). Его среднее содержание в горных породах, г/т: ультраосновных — 0,1, основных — 0,7, средних — 1,2, кислых — 1,9.
Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трёхокисью вольфрама WO3 с оксидами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов. Промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрамат железа и марганца nFeWO4 · mMnWO4 — соответственно, ферберит и гюбнерит) и шеелит (вольфрамат кальция CaWO4). Вольфрамовые минералы обычно вкраплены в гранитные породы, так что средняя концентрация вольфрама составляет 1—2 %.
Наиболее крупными запасами обладают Казахстан, Китай, Канада и США; известны также месторождения в Боливии, Португалии, России, Узбекистане и Южной Корее. Мировое производство вольфрама составляет 49—50 тысяч тонн в год, в том числе в Китае 41, России 3,5; Казахстане 0,7, Австрии 0,5. Основные экспортёры вольфрама: Китай, Южная Корея, Австрия. Главные импортёры: США, Япония, Германия, Великобритания.Также есть месторождения вольфрама в Армении и других странах.
Вольфрамовый порошок Процесс получения вольфрама проходит через подстадию выделения триоксида WO3 из рудных концентратов и последующем восстановлении до металлического порошка водородом при температуре ок. 700 °C. Из-за высокой температуры плавления вольфрама для получения компактной формы используются методы порошковой металлургии: полученный порошок прессуют, спекают в атмосфере водорода при температуре 1200—1300 °C, затем пропускают через него электрический ток. Металл нагревается до 3000 °C, при этом происходит спекание в монолитный материал. Для последующей очистки и получения монокристаллической формы используется зонная плавка.
Вольфрам — блестящий светло-серый металл, имеющий самые высокие доказанные температуры плавления и кипения (предполагается, что сиборгий ещё более тугоплавок, но пока что об этом твёрдо утверждать нельзя — время существования сиборгия очень мало). Температура плавления — 3695 K (3422 °C), кипит при 5828 K (5555 °C)[2]. Плотность чистого вольфрама составляет 19,25 г/см³[2]. Обладает парамагнитными свойствами (магнитная восприимчивость 0,32·10−9). Твёрдость по Бринеллю 488 кг/мм², удельное электрическое сопротивление при 20 °C — 55·10−9 Ом·м, при 2700 °C — 904·10−9 Ом·м. Скорость звука в отожжённом вольфраме 4290 м/с.
Вольфрам является одним из наиболее тяжёлых, твёрдых и самых тугоплавких металлов[5]. В чистом виде представляет собой металл серебристо-белого цвета, похожий на платину, при температуре около 1600 °C хорошо поддаётся ковке и может быть вытянут в тонкую нить. Металл обладает высокой устойчивостью к вакууму[9].
Проявляет валентность от 2 до 6. Наиболее устойчив 6-валентный вольфрам. 3- и 2-валентные соединения вольфрама неустойчивы и практического значения не имеют.
Вольфрам имеет высокую коррозионную стойкость: при комнатной температуре не изменяется на воздухе; при температуре красного каления медленно окисляется в оксид вольфрама (VI). Вольфрам в ряду напряжений стоит сразу после водорода, и в соляной, разбавленной серной и плавиковой кислотах почти нерастворим. В азотной кислоте и царской водке окисляется с поверхности. Растворяется в перекиси водорода.
Легко растворяется в смеси азотной и плавиковой кислот[10]:
2W+4HNO3+10HF⟶WF6+WOF4+4NO↑+7h3O{\displaystyle {\mathsf {2W+4HNO_{3}+10HF\longrightarrow WF_{6}+WOF_{4}+4NO\uparrow +7H_{2}O}}}Реагирует с расплавленными щелочами в присутствии окислителей[11]:
2W+4NaOH+3O2⟶2Na2WO4+2h3O{\displaystyle {\mathsf {2W+4NaOH+3O_{2}\longrightarrow 2Na_{2}WO_{4}+2H_{2}O}}} W+2NaOH+3NaNO3⟶Na2WO4+3NaNO2+h3O{\displaystyle {\mathsf {W+2NaOH+3NaNO_{3}\longrightarrow Na_{2}WO_{4}+3NaNO_{2}+H_{2}O}}}Поначалу данные реакции идут медленно, однако при достижении 400 °C (500 °C для реакции с участием кислорода) вольфрам начинает саморазогреваться, и реакция протекает достаточно бурно, с образованием большого количества тепла.
Растворяется в смеси азотной и плавиковой кислоты, образуя гексафторвольфрамовую кислоту h3[WF6]. Из соединений вольфрама наибольшее значение имеют: триоксид вольфрама или вольфрамовый ангидрид, вольфраматы, перекисные соединения с общей формулой Me2WOX, а также соединения с галогенами, серой и углеродом. Вольфраматы склонны к образованию полимерных анионов, в том числе гетерополисоединений с включением других переходных металлов.
Главное применение вольфрама — как основа тугоплавких материалов в металлургии.
Нить накаливания Искусственный радионуклид 185W используется в качестве радиоактивной метки при исследованиях вещества. Стабильный 184W используется как компонент сплавов с ураном-235, применяемых в твердофазных ядерных ракетных двигателях, поскольку это единственный из распространённых изотопов вольфрама, имеющий низкое сечение захвата тепловых нейтронов (около 2 барн).
Цены на металлический вольфрам (содержание элемента порядка 99 %) на конец 2010 года составляли около 40—42 долларов США за килограмм, в мае 2011 года составляли около 53—55 долларов США за килограмм. Полуфабрикаты от 58 USD (прутки) до 168 (тонкая полоса). В 2014 году цены на вольфрам колебались в диапазоне от 55 до 57 USD.
Вольфрам не играет значительной биологической роли. У некоторых архебактерий и бактерий имеются ферменты, включающие вольфрам в своем активном центре. Существуют облигатно-зависимые от вольфрама формы архебактерий-гипертермофилов, обитающие вокруг глубоководных гидротермальных источников. Присутствие вольфрама в составе ферментов может рассматриваться как физиологический реликт раннего архея — существуют предположения, что вольфрам играл роль в ранних этапах возникновения жизни[17].
Пыль вольфрама, как и большинство других видов металлической пыли, раздражает органы дыхания.
Природный вольфрам состоит из смеси пяти изотопов (180W — 0,12(1)%, 182W — 26,50(16) %, 183W — 14,31(4) %, 184W — 30,64(2) % и 186W — 28,43(19) %)[18].
На 2016 год известно ещё 36 искусственно созданных и идентифицированных радионуклидов вольфрама (массовые числа 157…179, 181, 185, 187…197)[18]. В 2003 открыта[19] чрезвычайно слабая радиоактивность природного вольфрама (примерно два распада на грамм элемента в год), обусловленная α-активностью 180W, имеющего период полураспада 1,8·1018 лет[20].
ru-wiki.org
W+2NaOH+3NaNO3⟶Na2WO4+3NaNO2+h3O{\displaystyle {\mathsf {W+2NaOH+3NaNO_{3}\longrightarrow Na_{2}WO_{4}+3NaNO_{2}+H_{2}O}}}
